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第十三章 电磁感应与电磁波初步
1.磁场 磁感线
自
主
探
新
知
预
习
两
排斥
吸引
小磁针
电流
通电导体
磁场
电流
切线
疏密
电流
磁感线
环形电流
磁场
螺线管电流
轴线上
N
环形电流
微小的磁体
磁极
磁化
退磁
√
×
×
×
×
合
作
攻
重
难
探
究
对磁场的理解
常见磁场及安培定则的应用
当
堂
固
双
基
达
标
课
时
分
层
作
业
点击右图进入…
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you
for
watching
!
答案
解析答案
考点1
磁体
磁
磁体
产生
电流
场/作用
电流
特别提醒
规律方法
考点2
W
谢谢次赏
谢谢赏课时分层作业(十六) 磁场 磁感线
(时间：40分钟 分值：100分)
[合格基础练]
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1．奥斯特实验说明了( )
A．磁场的存在
B．磁场的方向性
C．电流可以产生磁场
D．磁体间有相互作用
C [本题考查了电流的磁效应及奥斯特实验。奥斯特实验中电流能使静止的小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场，即电流产生了磁场。故正确答案为C。]
2．下列说法正确的是( )
A．只有磁铁周围才有磁场
B．电荷的周围除有电场之外还有磁场
C．电流产生磁场说明电和磁是相互联系的
D．磁铁周围的磁场与电流周围的磁场是形式完全不同的磁场
C [磁体和电流周围都存在磁场，而且是同种性质的磁场，静止电荷周围没有磁场，A、B、D错误；电流产生磁场揭示了电与磁之间的相互联系，C正确。]
3．一小磁针放置在某磁场(未标出方向)中，静止时的指向如图所示，下列分析正确的是( )
A．N极指向该点磁场方向
B．S极指向该点磁场方向
C．该磁场是匀强磁场
D．a点的磁场方向水平向右
A [小磁针静止时的N极指向为该点的磁场方向，也为磁感线上某点的切线方向，故A正确，B、D错误；匀强磁场中的磁感线为等间距的平行线，故C错误。]
4．磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是( )
A．磁体的吸铁性
B．磁极间的相互作用规律
C．电荷间的相互作用规律
D．磁场对电流的作用原理
B [军舰被地磁场磁化后变成了磁体，当军舰靠近水雷时，对控制引爆电路的小磁针有力的作用，使小磁针转动引爆水雷。故B项正确。]
5．(多选)为了判断一根钢锯条是否有磁性，某同学用它的一端靠近一个能自由转动的小磁针，下面给出了几种可能产生的现象及相应的结论，其中正确的是( )
A．若小磁针的一端被推开，则锯条一定有磁性
B．若小磁针的一端被吸引过来，则锯条一定有磁性
C．若小磁针的一端被吸引过来，不能确定锯条是否有磁性
D．若小磁针的一端被推开，不能确定锯条是否有磁性
AC [若发生排斥现象，只有一种可能，小磁针靠近锯条的同名磁极。若发生吸引现象，则锯条可能有磁性，也可能无磁性，故选A、C。]
6．超导是当今高科技的热点之一，当一块磁体靠近超导体时，超导体中会产生强大的电流，对磁体有排斥作用，这种排斥力可使磁体悬浮在空中，磁悬浮列车就采用了这项技术，磁体悬浮的原理是( )
①超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同 ②超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相反 ③超导体使磁体处于失重状态 ④超导体对磁体的磁力与磁体的重力相平衡
A．①③
B．①④
C．②③
D．②④
D [同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以电流的磁场方向和磁体的磁场方向相反。磁体悬浮在空中，重力和磁力平衡。]
二、非选择题(14分)
7．如图所示为磁铁旁边静止的小磁针所处的位置，试判断各图中磁铁的南、北极。
[解析] 在磁铁内部磁感线由S极到N极，在磁铁外部，磁感线由N极到S极，根据小磁针静止时N极指向，即可确定各磁铁的南、北极。
[答案] (a)右端为S极，左端为N极 (b)左端为N极，右端为S极 (c)左端为N极，右端为S极 (d)左端为S极，右端为N极 (e)两端同为S极
[等级过关练]
一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)
1．(多选)如图所示，处在竖直平面的环形导线圈的正中心有一个磁针a，在圆环外侧有一小磁针b，a、b与圆环都处于同一竖直面内，当导线中通以图示方向的恒定电流时(不考虑地磁场的影响和两小磁针间的作用)，则( )
A．小磁针a的N极向纸里转动
B．小磁针a的N极向纸外转动
C．小磁针b的N极向纸里转动
D．小磁针b的N极向纸外转动
AD [根据安培定则，环形电流在环中心处产生的磁场方向垂直于纸面向里，在外侧的磁场方向垂直于纸面向外，所以小磁针a的N极向纸里转动，小磁针b的N极向纸外转动。]
2．铁棒A能吸引小磁针，铁棒B能排斥小磁针，若将铁棒A靠近铁棒B，下述说法正确的是( )
A．A、B一定相互吸引
B．A、B一定相互排斥
C．A、B间有可能无磁场力作用
D．A、B可能相互吸引，也可能相互排斥
D [小磁针本身有磁性，能够吸引没有磁性的铁棒，故铁棒A可能有磁性，也可能没有磁性(只是在小磁针磁场作用下暂时被磁化的结果)。铁棒B能排斥小磁针，说明铁棒B一定有磁性。若A无磁性，当A靠近B时，在B的磁场作用下也会被磁化而发生相互的吸引作用。若A有磁性，则A、B两磁体都分别有北极和南极，当它们的同名磁极互相靠近时，互相排斥；当异名磁极互相靠近时，互相吸引。这说明不论A有无磁性，它们之间总有磁场力的作用，故只有D项正确。]
3．如图所示，将一根刨光的圆木柱固定在一个木制的圆盘底座C上，将两个内径略大于圆木柱直径、质量均为m的磁环A、B套在圆木柱上，且同名磁极相对，结果磁环A悬浮后静止。已知重力加速度为g。这时磁环B对底座C的压力FN的大小为( )
A．FN＝mg
B．FN＝2mg
C．FN>2mg
D．mgB [以A、B整体为研究对象，由平衡条件可知，C对B的支持力为2mg，再由牛顿第三定律知，B对C的压力大小也是2mg，B项正确。]
4．如果你看过中央电视台体育频道的围棋讲座就会发现，棋子在竖直放置的棋盘上可以移动，但不会掉下来．原来，棋盘和棋子都是由磁性材料制成．棋子不会掉落是因为( )
A．质量小，重力可以忽略不计
B．受到棋盘对它向上的静摩擦力
C．棋盘对它的吸引力与重力平衡
D．它一方面受到棋盘的吸引，另一方面还受到空气的浮力
B [棋子受力如图所示，磁性棋子受到棋盘的吸引力而对棋盘产生压力，棋盘对棋子有向外的弹力。重力使得棋子有向下滑动的趋势，而棋子受到棋盘向上的静摩擦力，此力和重力平衡，使得棋子不会滑下来．由于空气浮力远小于重力，故可忽略不计。]
二、非选择题(本题共2小题，共26分)
5．(13分)如图是几种常见磁场的磁感线分布示意图。
(1)图甲中a端是磁铁的________极，b端是磁铁的______极。
(2)图乙是两异名磁极的磁感线分布示意图，______端是S极，________端是N极。
[解析] 图甲是条形磁铁外部磁感线分布示意图，外部磁感线是从磁铁的N极出来，进入磁铁的S极，图乙是两异名磁极磁感线分布示意图，磁感线仍然是从N极出来，进入磁铁的S极。
[答案] (1)S N (2)c d
6．(13分)如图为某一磁场中画出的一条磁感线，能确定a、b两点磁场的强弱吗？为什么？
[解析] 不能确定．因为不知道空间其他位置磁感线的分布情况，从而磁感线的疏密程度无法得知，所以不能判断磁场的强弱．
[答案] 见解析
21．磁场 磁感线
[学习目标] 1.知道磁场的概念，认识磁场是客观存在的物质。2.知道磁感线的定义和特点，了解几种常见磁场的磁感线分布。(重点)3.会用安培定则判断电流的磁场方向。(难点)
一、电和磁的联系
1．磁极：自然界中的磁体总是存在两个磁极。
2．磁极间的作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
3．电流的磁效应
(1)奥斯特实验：通电导线使小磁针偏转。
(2)实验结论：电流可以产生磁场——发现了电流的磁效应。
二、磁场
1．定义：磁体与磁体之间，磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用，都是通过磁场发生的。
2．基本性质：对放入其中的磁体或电流有力的作用。
三、磁感线
1．磁场的方向规定：小磁针静止时N极所指的方向。
2．磁感线：用来形象地描述磁场的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致。
3．磁感线的疏密表示磁场的强弱。
四、安培定则
1．直线电流的磁场：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向，如图甲所示。
2．环形电流的磁场：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向，如图乙所示。
3．通电螺线管的磁场：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟螺线管电流方向一致，拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向，或拇指指向螺线管的N极，如图丙所示。
五、安培分子电流假说
1．分子电流假说：安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流，即分子电流。分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。
2．分子电流假说意义：能够解释磁化以及退磁现象，解释磁现象的电本质。
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)天然磁体和人造磁体都能吸引铁质物体。
(√)
(2)磁场看不见、摸不着，因此磁场是人们假想的，实际并不存在。
(×)
(3)在磁场中，小磁针S极的受力方向就是该点磁场方向。
(×)
(4)用磁感线描述磁场时，没有磁感线的地方就没有磁场。
(×)
(5)磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的。
(×)
2．(多选)关于磁场，下列说法正确的是( )
A．磁场的基本性质是对放入其中的磁体和电流有力的作用
B．磁场看不见、摸不着，实际不存在，是人们假想出来的一种物质
C．磁场是客观存在的一种特殊的物质形态
D．磁场的存在与否取决于人的思想，想其有则有，想其无则无
AC [磁场的定义：磁体或电流周围存在一种特殊物质，可以对其中的磁体和电流有力的作用，这种特殊物质为磁场，故选项A、C正确。]
3．下列关于磁感线的说法正确的是( )
A．磁感线可以形象地描述磁场的强弱与方向
B．磁感线总是从磁铁的N极发出，到S极终止
C．磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线
D．沿磁感线的方向磁场逐渐减弱
A [磁场是一种看不见的特殊物质，人们为了形象地描绘磁场而引入了磁感线这一假想的曲线，它可以表示磁场的强弱与方向，选项A正确；磁感线都是闭合曲线，选项B错误；磁感线是人们假想的曲线，与有无铁屑无关，选项C错误；磁场的强弱由磁感线的疏密程度表示，而与磁感线的方向无关，选项D错误。]
对磁场的理解
1．磁场的存在：磁体的周围、电流的周围都存在磁场。
2．磁场的客观性：磁场虽然看不见、摸不着，不是由分子、原子组成的，但却是客观存在的。场和实物是物质存在的两种形式。
3．磁场的基本性质：对放入其中的磁体或电流有力的作用。磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用都是通过磁场发生的。
4．磁场的方向性：有方向，处在磁场中能够自由转动的磁针，静止时N极的指向，即小磁针N极的受力方向就是该处的磁场方向。
(1)磁体和电流周围的磁场是同一种性质的场，具有相同的特点和基本性质。
(2)场是物质的另一种存在形式，和实物一样，也是一种客观存在的物质，具有质量、能量等物质的基本属性。
【例1】 (多选)关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是( )
甲 乙 丙
A．甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的
B．乙图中，磁体对通电导线的力是通过磁体的磁场发生的
C．丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的
D．丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的
思路点拨：(1)磁体和电流的周围都存在磁场。
(2)磁场对放入其中的磁体或电流有力的作用。
BC [甲图中，电流对小磁针力的作用是通过电流的磁场发生的；乙图中，磁体对通电导线力的作用是通过磁体的磁场发生的；丙图中，电流对另一个电流力的作用是通过该电流的磁场发生的。综上所述，选项B、C正确。]
自然界有两种基本的物质形态：实物和场
(1)实物即具体的、有形的物质形态，由物质粒子组成。
(2)场是物质的另一种存在形态，和实物一样，也是一种客观存在的物质，具有质量、能量、动量等物质的基本属性。
1．下列关于磁场的说法，正确的是( )
A．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质
B．磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的
C．磁体与磁体之间是直接发生作用的
D．磁场只能由磁体产生，电流不能产生磁场
A [磁场和电场都是客观存在的特殊物质，不是人为规定的，A对，B错；磁体与磁体之间是通过磁场发生相互作用的，C错；电流也能产生磁场，D错。]
常见磁场及安培定则的应用
1．磁感线的特点
(1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在。
(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱，密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱。
(3)磁感线的方向：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极。
(4)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断。
(5)磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向。
2．常见永磁体的磁场
条形磁铁 蹄形磁铁 异名磁极 同名磁极
3．三种常见的电流的磁场
安培定则
立体图
横截面图
纵截面图
直线电流
以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱
环形电流
内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏
通电螺线管
内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极
(1)磁场是分布在立体空间的。
(2)利用安培定则不仅可以判断磁场的方向，还可以根据磁场的方向判断电流的方向。
(3)应用安培定则判定直线电流时，四指所指的是导线之外磁场的方向；判定环形电流和通电螺线管电流时，拇指的指向是线圈轴线上磁场的方向。
(4)环形电流相当于小磁针，通电螺线管相当于条形磁铁，应用安培定则判断时，拇指所指的一端为它的N极。
【例2】 (多选)如图所示，螺线管中通有电流，如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针，其中a在螺线管内部，则( )
A．放在a处的小磁针的N极向左
B．放在b处的小磁针的N极向右
C．放在c处的小磁针的S极向右
D．放在a处的小磁针的N极向右
思路点拨：(1)通电螺线管的磁场分布与条形磁铁相似。
(2)小磁针的N极受力的方向即为磁场的方向。
BD [由安培定则，通电螺线管的磁场如图所示，右端为N极，左端为S极，在a点磁场方向向右，则小磁铁在a点时，N极向右，A项错误，D项正确；在b点磁场方向向右，则磁针在b点时，N极向右，B项正确；在c点，磁场方向向右，则磁针在c点时，N极向右，S极向左，C项错误。
]
2．(多选)如图所示是云层之间闪电的模拟图，图中A、B是位于南、北方向带有电荷的两块阴雨云，在放电的过程中，两云的尖端之间形成了一个放电通道，发现位于通道正上方的小磁针N极转向纸里，S极转向纸外，则关于A、B的带电情况，下列说法正确的是( )
A．带同种电荷
B．带异种电荷
C．B带正电
D．A带正电
BD [由于小磁针N极转向纸里，可知该点磁场方向向里，又根据安培定则，A、B间存在由A向B的电流，由此可知A带正电，B带负电，选项B、D正确。]
课
堂
小
结
知
识
脉
络
1.对磁场的理解，磁场的基本性质。2．对磁感线的理解。3．常见几种磁场的磁感线分布及安培定则的应用。
1．磁场中任一点的磁场方向，规定为小磁针在磁场中( )
A．受磁场力的方向
B．北极受磁场力的方向
C．南极受磁场力的方向
D．转动的方向
B [规定磁场中小磁针N极受力的方向为该点磁场方向，也就是小磁针静止时N极的指向，故A、C、D错误，B正确。]
2．下列关于磁场和磁感线的说法正确的是( )
A．磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止，所以是不闭合的
B．磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，是真实存在的
C．磁场和电场一样，也是一种物质
D．磁感线就是细铁屑在磁场周围排列出的曲线
C [磁感线在磁铁的外部是从磁铁的N极到S极，在磁铁的内部是从S极指向N极，磁铁内部的磁感线与外部的磁感线形成闭合曲线，故A错误；磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，但不是真实存在的，故B错误；磁场和电场一样，也是一种物质，故C正确；细铁屑在磁场周围排列出的曲线可以形象的反应磁场的分布，但不是磁感线，故D错误。]
3．一个磁场的磁感线如图所示，一个小磁针被放入磁场中，则小磁针将( )
A．逆时针转动，直到S极指向右
B．顺时针转动，直到N极指向右
C．一直顺时针转动
D．一直逆时针转动
B [因为小磁针N极受磁场力的方向就是磁场的方向，故选项B正确。]
4．(多选)如图所示，小磁针的指向正确的是( )
A B C D
ABD [小磁针静止时N极的指向为该处磁场方向，由安培定则可知A中螺线管内的磁场方向向左，A正确；B中赤道处的磁场方向由南向北，B正确；C中小磁针所在处的磁场方向向下，C错误；D中U形磁体间的磁场向右，D正确。]
